Opportunità per l'Alto

Vikash Kumar 11 novembre 2021

La domanda di beni al posto dei servizi indotta dal COVID-19, combinata con le interruzioni della catena di approvvigionamento, ha provocato una carenza di chip che dovrebbe continuare anche nel prossimo anno. Com’era prevedibile, questo squilibrio tra domanda e offerta ha portato i produttori di semiconduttori, tra cui TSMC e Intel, ad aumentare i prezzi. Alcune aziende hanno addirittura iniziato a investire in nuovi impianti e nuovi attori sono entrati in campo per sfruttare le opportunità di business. Tutto ciò è una buona notizia per le plastiche ad alte prestazioni (HPP), tra cui PI, PEEK/PEKK, PEI, PAI, PPSU, PESU, PPS, LCP e PFA. Questi materiali hanno ampie applicazioni nell'industria dei semiconduttori, soprattutto quando sono coinvolte alte temperature e processi di pulizia chimica. Questi polimeri funzionano bene in condizioni estremamente difficili, ma costano relativamente meno di materiali come la ceramica o il quarzo.

La produzione di semiconduttori è un processo sofisticato e impegnativo in tre fasi – produzione, test e assemblaggio – in cui gli HPP svolgono molteplici ruoli. Ad esempio, i polimeri vengono utilizzati per realizzare parti di banchi umidi, macchine che puliscono chimicamente, risciacquano e asciugano i wafer ad alte temperature. Gli HPP sono i materiali preferiti per molti componenti, come anelli CMP, supporti per wafer, guide/pettini per wafer, prese per test di burn-in, schede sonda e dispositivi di fissaggio. Inoltre, a causa dei cambiamenti nei processi, gli HPP ad alta temperatura stanno guadagnando popolarità per la produzione di vassoi per la movimentazione di circuiti integrati, mandrini rotanti e altri prodotti. Gli HPP soddisfano quasi tutti i criteri richiesti, che includono quanto segue:

Recentemente, il progettista britannico di chip ARM Ltd. (Nvidia) ha annunciato di aver costruito un processore su un substrato di poliimmide anziché di silicio. Se l’implementazione e la commercializzazione avranno successo, questa potrebbe essere un’altra promettente applicazione HPP a causa del suo basso costo e del potenziale di produzione di massa. Una CPU flessibile o di plastica potrebbe avere potenziali applicazioni in dispositivi intelligenti, apparecchiature di monitoraggio sanitario in tempo reale, tra molti altri prodotti. Sarebbe anche altamente preferito nei dispositivi autonomi e di connessione a bassa potenza. Una possibile sfida potrebbe essere la sua durata di conservazione utilizzabile, che deve ancora essere dimostrata in condizioni reali.

Le principali sfide legate ad alcuni componenti HPP includono la selezione della qualità e le differenze di prezzo tra i vari polimeri. PPS, PESU, PSU e PEI sono meno costosi di PEAK/PEKK; tuttavia, questi ultimi offrono alcune proprietà desiderabili.

I requisiti di volume sono incoerenti e limitati; di conseguenza, in molti casi lo stampaggio a iniezione potrebbe non essere un processo di produzione adatto.

Inoltre, l’introduzione di nuovi materiali è complessa, poiché coinvolge più parti interessate.

Anche le dimensioni del wafer – <150, 200, 300 e 450 mm – rappresentano un fattore complicante. Il wafer da 450 mm è stato interrotto a causa delle sue grandi dimensioni e peso. Il wafer da 300 mm sembra detenere la quota di mercato maggiore e si prevede che questa tendenza continui.

La dimensione dell’impianto di produzione è un aspetto importante, poiché influisce sui cicli di manutenzione e produzione e potrebbe influenzare la scelta dei materiali. Inoltre, le innovazioni nella progettazione dei chip – modifiche del substrato (da Si a SiC o GaN) e una riduzione delle distanze di passo per ottenere una maggiore densità di pin – possono portare a una preferenza per i materiali rispetto agli operatori storici. In alcuni casi può anche aumentare la temperatura nominale da 150 - 200°C a 200 - 250°C.

I fluoropolimeri relativamente meno costosi (PTFE, PVDF ed ECTFE) stanno guadagnando popolarità nelle applicazioni in cui la resistenza chimica è fondamentale, sebbene i materiali presentino problemi di lavorabilità. Il PEEK sembra dominare il mercato in cui l'elevata resistenza al calore è il criterio principale per la selezione del materiale, ma il materiale è piuttosto costoso.

Insieme all’improvviso aumento dei consumi, l’attività geopolitica è responsabile della carenza di chip. Nuovi investimenti in paesi in via di sviluppo come India, Indonesia, Filippine e Vietnam allevieranno la carenza di chip. Inizialmente queste nazioni saranno attive nei test e nell’assemblaggio piuttosto che nella produzione di chip, poiché ciò richiede un notevole know-how tecnologico e ingenti investimenti. A lungo termine, tuttavia, queste economie emergenti si trasformeranno in produttori di chip.